JVM如何加载一个类的过程

类的加载过程

java源代码被编译成class字节码，JVM把描述类数据的字节码.Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的生命周期包括了：加载(Loading)、验证(Verification)、准备(PReparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸载(Unloading)七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称链接。 加载(装载)、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段顺序是固定的，类的加载过程必须按照这种顺序开始，而解析阶段不一定；它在某些情况下可以在初始化之后再开始，这是为了运行时动态绑定特性（也称为动态绑定或者晚期绑定，例如重写）。

1.加载： 在加载阶段，虚拟机主要完成三件事： 1.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。 2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区域的运行时数据结构。 3.在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区域数据的访问入口 相对于类加载过程的其他阶段，加载阶段(准备地说，是加载阶段中获取类的二进制字节流的动作)是开发期可控性最强的阶段，因为加载阶段可以使用系统提供的类加载器(ClassLoader)来完成，也可以由用户自定义的类加载器完成，开发人员可以通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式。 加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，方法区中的数据存储格式有虚拟机实现自行定义，虚拟机并未规定此区域的具体数据结构。然后在java堆中实例化一个java.lang.Class类的对象，这个对象作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。

2.验证： 验证阶段作用是保证Class文件的字节流包含的信息符合JVM规范，不会给JVM造成危害。如果验证失败，就会抛出一个java.lang.VerifyError异常或其子类异常。验证过程分为四个阶段 1.文件格式验证：验证字节流文件是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前虚拟机正确的处理。 2.元数据验证：是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言的规范。 3.字节码验证：主要是进行数据流和控制流的分析，保证被校验类的方法在运行时不会危害虚拟机。 4.符号引用验证：符号引用验证发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在解析阶段中发生。

3.准备： 准备阶段为变量分配内存并设置类变量的初始化。在这个阶段分配的仅为类的变量（static修饰的变量），而不包括类的实例变量。对已非final的变量，JVM会将其设置成“零值”，而不是其赋值语句的值： pirvate static int size = 12; 那么在这个阶段，size的值为0，而不是12。 final修饰的类变量将会赋值成真实的值。

4.解析： 解析阶段是虚拟机常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。 符号引用：符号引用是一组符号来描述所引用的目标对象，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标对象并不一定已经加载到内存中。 直接引用：直接引用可以是直接指向目标对象的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是与虚拟机内存布局实现相关的，同一个符号引用在不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同，如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。 虚拟机规范并没有规定解析阶段发生的具体时间，只要求了在执行anewarry、checkcast、getfield、instanceof、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、multianewarray、new、putfield和putstatic这13个用于操作符号引用的字节码指令之前，先对它们使用的符号引用进行解析，所以虚拟机实现会根据需要来判断，到底是在类被加载器加载时就对常量池中的符号引用进行解析，还是等到一个符号引用将要被使用前才去解析它。 解析的动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法四类符号引用进行。分别对应编译后常量池内的CONSTANT_Class_Info、CONSTANT_Fieldref_Info、CONSTANT_Methodef_Info、CONSTANT_InterfaceMethoder_Info四种常量类型。 1.类、接口的解析 2.字段解析 3.类方法解析 4.接口方法解析

5.初始化： 类的初始化阶段是类加载过程的最后一步，在准备阶段，类变量已赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则是根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源，或者可以从另外一个角度来表达：初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。在以下四种情况下初始化过程会被触发执行： 1.遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的java代码场景是：使用new关键字实例化对象、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外)的时候，以及调用类的静态方法的时候。 2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候 3.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化、则需要先出发其父类的初始化 4.jvm启动时，用户指定一个执行的主类(包含main方法的那个类)，虚拟机会先初始化这个类 在上面准备阶段 public static int value = 12; 在准备阶段完成后 value的值为0，而在初始化阶调用了类构造器()方法，这个阶段完成后value的值为12。 *类构造器()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块(static块)中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句快可以赋值，但是不能访问。 *类构造器()方法与类的构造函数(实例构造函数()方法)不同，它不需要显式调用父类构造，虚拟机会保证在子类()方法执行之前，父类的()方法已经执行完毕。因此在虚拟机中的第一个执行的()方法的类肯定是java.lang.Object。 *由于父类的()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句快要优先于子类的变量赋值操作。 *()方法对于类或接口来说并不是必须的，如果一个类中没有静态语句，也没有变量赋值的操作，那么编译器可以不为这个类生成()方法。 *接口中不能使用静态语句块，但接口与类不太能够的是，执行接口的()方法不需要先执行父接口的()方法。只有当父接口中定义的变量被使用时，父接口才会被初始化。另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的()方法。 *虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确加锁和同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程执行这个类的()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行()方法完毕。如果一个类的()方法中有耗时很长的操作，那就可能造成多个进程阻塞。

6.使用: 新线程—程序计数器—-jvm栈执行（对象引用）—–堆内存（直接引用）—-方法区

7.卸载: GC垃圾回收